Resumo: O dióxido de estanho é um semicondutor do tipo n que, quando adequadamente dopado com outros óxidos metálicos, exibe um comportamento varistor. Estes possuem alta capacidade de absorção de energia, cuja função é restringir sobrevoltagens transitórias sem serem destruídos podendo ser usados em campos de corrente alternada ou corrente contínua, tanto em grande intervalo de voltagens como em grande intervalo de correntes. As propriedades elétricas do varistor dependem dos defeitos que ocorrem nos contornos de grão. O objetivo deste trabalho foi inicialmente estudar a substituição parcial do CoO pelo MnO2 nos sistemas SnO2+x%CoO+(1-x)%MnO2+0,05%Ta2O5 (mol), onde x=0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1, sinterizados a 1300 oC por 1 hora. Medidas de tensão-corrente para determinação do coeficiente não-linear foram realizadas. Microscopia Eletrônica de Varredura foi aplicada avaliar as características microestruturais dos sistemas. Os resultados obtidos para as propriedades varistoras mostraram que o coeficiente de nãolinearidade e o campo elétrico de ruptura aumentam com o aumento da concentração de MnO2, tendo a composição SnO2+0,25%CoO+0,75%MnO2+0,05%Ta2O5 apresentado o melhor comportamento varistor. Esse sistema foi dopado com La2O3, Nd2O3 e Gd2O3 para analisar o efeito da adição destes óxidos no comportamento varistor. A introdução desses óxidos influenciou as características física e elétrica do sistema, prejudicando seu comportamento varistor e causando reduções na densidade e tamanho de grão do sistema. Uma segregação nos contornos de grão, rica em cobalto e manganês, pode ter sido a responsável pela formação das barreiras que originaram as características varistoras do sistema SnO2.CoO.MnO2.Ta2O5. A introdução dos óxidos de terras-raras aparentemente destrói parte dessas barreiras e, conseqüentemente, suprime o comportamento varistor. / Abstract: Tin dioxide is an n-type semiconductor that when doped with other metallic oxides, exhibits non-linear electric behavior with high non-linear coefficient values typical of a varistor. The electric properties of the varistor depend on the defects that occurring in the grain boundaries. The objective of this work was to study to partial substitution of CoO for MnO2 in the systems SnO2+x%CoO+(1-x)%MnO2+0.05%Ta2O5 (mol), where x=0; 0.25; 0.50; 0.75 and 1. Current-voltage measurements were accomplished for determination of the non-linear coefficient and the breakdown voltage. Microstructure analysis was considered by using scanning electron microscope to evaluate the microstructural characteristics of the systems as well as to determine the voltage per barrier of these systems the results indicate that the nonlinear coefficient and the breakdown electric field increased as the concentration of MnO2 concentration increased. The composition SnO2+0.25%CoO+0,75%MnO2+0.05%Ta2O5 presented the optimum behavior varistor and had been doped with the rare earths oxides La2O3, Nd2O3 and Gd2O3. The rare earths oxides introduction influenced the physical and electric characteristics of the system, decreasing its varistor behavior and promoting variations on the density and mean grain size of the system. Segregation rich in cobalt and manganese at the grain boundaries can be responsible for the formation of the electrical barriers that originate the varistor behavior. The introduction of rare earth oxides promoted a destruction of part of these barriers and, consequently, reduced the varistor behavior. / Orientador: Mario Cilense / Coorientador: José Arana Varela / Banca: Ducinei Garcia / Banca: Marian Rosaly Davolos / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Sidnei Antônio Pianaro / Doutor

Orientador: Mario Cilense / Banca: Pedro Íris Paulin Filho / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Ítalo Odone Mazali / Banca: Marcelo Ornaghi Orlandi / Resumo: O desenvolvimento de dispositivos varistores de baixa tensão tem atraído grande interesse uma vez que os equipamentos eletrônicos modernos, de uso doméstico, necessitam de sistemas não-lineares com tensão de ruptura da ordem de 100 V/cm para proteção contra sobrecarga de tensão. Neste sentido, cerâmicas a base de (Sn1-xTix)O2 (0,5<x<10% mol) dopadas com 1% mol CoO, 0,05% mol Nb2O5 e 0,05 e 0,1% mol Cr2O3 foram preparadas pelo método de mistura de óxidos, visando sua utilização como varistores de baixa tensão, com tamanho de grãos, condutividade, coeficiente de não-linearidade () e tensão de ruptura (ER) controlados. Foram investigadas a influência dos dopantes e da temperatura de calcinação em relação á microestrutura e as propriedades elétricas destas cerâmicas. Foram utilizadas medidas de área superficial, TG, XRD e Método de Rietveld, espectroscopia eletrônica de absorção na região do UV-Vis, FEG e TEM a fim de caracterizar os pós preparados. Observou-se a formação de solução sólida entre o TiO2 e o SnO2 a partir de 1000oC. O TiO2 mostrou-se efetivo quanto ao favorecimento do crescimento dos grãos dos sistemas sinterizados. Os sistemas com maiores concentrações de TiO2 apresentaram elevada resistividade, que pode estar relacionada à baixa mobilidade eletrônica deste óxido (TiO2) quando comparada ao SnO2. Análises de EDX e a caracterização elétrica por I-V e C-V indicaram que o Ti também seja responsável pela formação da barreira de potencial na região de contorno de grãos, formando provavelmente uma segunda fase rica em Ti e Co. A adição de Cr ao sistema contendo 1% mol de TiO2 favoreceu a formação da barreira de potencial na região de contorno de grão. Os sistemas contendo menores concentrações de TiO2 (0,5 e 1,0% mol) apresentaram valores de ER de 410 e 617 V/cm, respectivamente, indicando características...(Resumo completo, cliacar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of low-voltage varistor devices has attracted much attention since modern electronic equipments require for non-linear systems with breakdown voltages around 100 V/cm for protection against voltage surges. Therefore, (Sn1-xTix)O2-based ceramics with 0.5<x<10% mol, doped with 1% mol CoO, 0.05% mol Nb2O5 and 0.05 and 0.1% mol Cr2O3, were prepared by mechanical mixing, aiming to the synthesis of low-voltage varistors with controlled grain size, conductivity, nonlinearity coefficient (a) and breakdown voltage (ER). The influence of the additives and of the calcination temperature on the microstructure development and on the electrical properties of these ceramics was investigated. The prepared powders were characterized by means of surface area measurements, TG, XRD and Rietveld refinement, UVVis absorption spectroscopy, FEG and TEM. The solid solution between the TiO2 and the SnO2 was observed to start around 1000oC. It was established that TiO2 enhances the grain growth and increases the resistivity of the studied compositions. The high resistivity could be related to the low electronic mobility of this oxide (TiO2) when compared to that of SnO2. The acquisition of IV and C-V curves for electrical characterization, along with EDX analysis, indicated that TiO2 is also responsible for the potential barrier formation in the grain boundary region, maybe due to the formation of a secondary phase rich in Ti and Co. The addition of Cr to the system containing 1% mol TiO2 enhanced the formation of the potential barrier in the grain boundary region. The systems with minor TiO2 concentrations (0.5 and 1.0% mol) presented ER values of 410 and 617 V/cm, respectively, displaying a varistor behavior suitable for low-voltage applications. The microstructure and electric properties of SnO2-based systems containing seed-grains of SnO2+1% mol of CoO and SnO2+1% mol of CuO,...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor